[摘要] 通过论述大气压力取值对天然气流量计量的影响, 促进天然气计量系统使用绝对压力变送器, 从而改变现实中以标准大气压值或当地平均大气压值为系统参数的简单做法, 达到提高天然气计量的准确度的目的。
1 节流装里和大气压力的关系
目前, 国内在天然气大流量计量方面主要是用节流装置来计量。节流装置由节流件、夹持环和计量管段组成。它为天然气计量提供节流件前后的差压。该差压△p 用差压变送器测量。天然气的压力p 用压力变送器测量, 天然气的温度T 用温度传感器和温度变送器测量。差压变送器、压力变送器、温度变送器的电信号通过模数转换进人计算机中进行计算, 从而得出通过节流装置的天然气的量。然而, 在目前的计量系统中, 我们忽视了一个很重要的参数, 那就是大气压。从而也忽视了大气压取值对天然气计量的影响。
气体计量是用绝对压力和绝对温度来计算的,即, 绝对压力二压力变送器测量的压力+ 大气压力。而在现在的天然气计量系统中只是简单地把大气压用10 1 3 2 5 P a 或当地的平均大气压代替, 致使绝对压力= 压力变送器测量的压力+ 10 1 325 P a 或绝对压力=压力变送器测量的压力+ 当地的平均大气压, 这种做法是不严谨的。这是我们要关注的要点, 也是本文要阐述的观点。
2 大气压应该用绝对压力变送器测t
要解决大气压力对流量测量的影响, 那么大气压应该用绝对压力变送器即时测量。即, 绝对压力= 压力变送器测量的压力+ 绝对压力变送器的压力, 或直接用绝对压力变送器测量天然气的压力。
我们知道各地的大气压力是不一样的, 主要和各地的海拔高度有关。一个地区的平均大气压力是在某一个点或几个点的平均值, 它不能代替任意一个特殊的点。举两个不同地方实验室的例子。以石马河为例, 对于同一个地点, 大气压是随时变化的, 一天可能变化不大, 只有3 0 0 ~ 1 0 0 OP a , 但是在一年的时间里变化多达5 0 0 0 一8 OOOP a 。不同地点, 同时测量的大气压力是极可能不一样的, 重庆市六店子的大气压力比重庆市石马河的大气压力低3 0 0 aP 左右, 那么重庆市六店子的平均大气压力应比重庆市石马河的平均大气压力低3 OOO Pa 左右。重庆市石马河的平均大气压力与重庆市的平均大气压98 32 0 P。相当, 则重庆市六店子的大气压力平均值应比重庆市石马河的平均大气压力低3 0 0 0 Pa ,应为9 5 3 2 0 P a 左右。
3 大气压力对天然气测t 的影响
下面举一个计算示例, 来看看大气压力的取值不同对天然气计量的影响。取D=100MM、d=50mm、相对密度Gr=0.664、△ p =10KPa、T=293.15K。天然气等嫡指数K=1.36、动力粘度=0.01096pa.s，CO2摩尔百分数=1.57，N2摩尔百分数=0.68
天然气在标准状态下的瞬时流量( m 3 / h) 和大气压力的变化( I k P a) 的影响见表1 :
从上表可看出, ①如果大气压力低于10 1 32 5 aP而用101 325 P a 来代替, 会造成多计量; 反之会造成少计量。同理, 如果大气压力比平均大气压力低而用平均大气压力代替, 会造成多计量; 反之会造成少计量。② 随着天然气压力的提高, 大气压力的影响逐渐变小。但实际上天然气站在输送给用户时的压力是比较低的, 通常在0.1 M P a 一0.6 M P a 内, 最常用的在0.1 M Pa 一O.Z M Pa 左右, 那么, 大气压力每变化1 0() 0 P a 造成的计量误差在0.2% 左右。同样示例,在压力为O.Z M P a 的条件下, 如果大气压力偏离10 13 2 5 P a 或者当地平均大气压太多, 可以通过表2 来分析大压力对流量计量的影响。
该表的含义是: 其计量误差大小与偏离的大小有关, 一个地点, 如果不实际测量大气压力而用1013 2 5 或当地平均大气压代替, 如果偏离在s k aP, 会造成0.85 % 的计量误差。这种情况是比较容易出现的,在天然气的远距离传输中由低位向高位或由高位向低位都有可能。
我们追求高准确度的差压变送器, 高准确度的压力变送器以及温度变送器, 甚至对节流装置的高要求— 好的粗糙度、好的锐角度、好的平面度、好的平行度、好的圆度、好的直管段长度, 而如果不考虑大气压力造成的大的误差是我们不能容忍的。这表明我们的追求有了偏差— 忽略了大气压力的误差对计量的影响这个大量。
